JPH071808Y2 - Semiconductor laser drive - Google Patents

Semiconductor laser drive

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JPH071808Y2
JPH071808Y2 JP1987199135U JP19913587U JPH071808Y2 JP H071808 Y2 JPH071808 Y2 JP H071808Y2 JP 1987199135 U JP1987199135 U JP 1987199135U JP 19913587 U JP19913587 U JP 19913587U JP H071808 Y2 JPH071808 Y2 JP H071808Y2
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【考案の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この考案は、同一パッケージ内に半導体レーザチップと
モニタ用の受光素子とが内蔵された半導体レーザを駆動
するための半導体レーザ駆動装置に関連し、殊にこの考
案は、前記受光素子の受光信号に基づき半導体レーザの
光出力を安定化するための回路を含むパルス駆動用の半
導体レーザ駆動装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a semiconductor laser driving device for driving a semiconductor laser in which a semiconductor laser chip and a light receiving element for monitoring are built in the same package. In particular, the present invention relates to a semiconductor laser driving device for pulse driving, which includes a circuit for stabilizing the optical output of a semiconductor laser based on a light receiving signal of the light receiving element.

<従来の技術> 従来のこの種半導体レーザ駆動装置は、第4図に示す如
く、レーザダイオードLDと、このレーザダイオードLDと
同一パッケージ4に内蔵されたモニタ用のフォトダイオ
ードPDと、このフォトダイオードPDの光電流を2個のト
ランジスタ1,2で増幅してレーザダイオードLDの駆動電
流を制御するトランジスタ制御部3とを具備するもので
あって、このトランジスタ制御部3には、2個のバイア
ス抵抗R1,R2,レーザダイオードLDの出力光量調整用のボ
リューム抵抗VRなどの回路素子が適宜設けてある。
<Prior Art> As shown in FIG. 4, a conventional semiconductor laser driving device includes a laser diode LD, a monitor photodiode PD built in the same package 4 as the laser diode LD, and the photodiode PD. And a transistor control section 3 for controlling the drive current of the laser diode LD by amplifying the photocurrent of PD with the two transistors 1 and 2, and the transistor control section 3 has two biases. resistors R 1, R 2, circuit elements such as a volume resistance V R for the output light amount adjustment of the laser diode LD is provided as appropriate.

同図の装置例において、電源電圧VCCとして第3図
(1)に示すようなパルス電圧が与えられると、このパ
ルスの立ち上がりでPNP型のトランジスタ2がオン状態
となり、レーザダイオードLDに駆動電流が流れて光出力
を発生する。この光出力がフォトダイオードPDでモニタ
されると、光電流ILが発生し、IL×(R1+VR)の値がNPN型
のトランジスタ1のベース−エミッタ間電圧VBEを越え
るとき、トランジスタ1がオン状態となる。これにより
バイアス抵抗R2に電流が流れて、トランジスタ2のベー
ス電位を上昇させ、トランジスタ2がカットオフするこ
とで、レーザダイオードLDの駆動電流は減少する。従っ
てこの装置例のレーザダイオードLDは、定常状態におい
ては、IL×(R1+VR)≒VCC-VF(ただしVFはレーザダイオ
ードLDの順方向電圧降下である)となる光出力に固定さ
れることになる。
In the device example of the same figure, when a pulse voltage as shown in Fig. 3 (1) is applied as the power supply voltage V CC , the PNP transistor 2 is turned on at the rising edge of this pulse, and the drive current to the laser diode LD is increased. Flow to generate a light output. When this light output is monitored by the photodiode PD, a photocurrent I L is generated and when the value of I L × (R 1 + V R ) exceeds the base-emitter voltage V BE of the NPN transistor 1. , The transistor 1 is turned on. As a result, a current flows through the bias resistor R 2 , the base potential of the transistor 2 is raised, and the transistor 2 is cut off, so that the drive current of the laser diode LD is reduced. Therefore, in the steady state, the laser diode LD of this device example is a light that becomes I L × (R 1 + V R ) ≈V CC -V F (where V F is the forward voltage drop of the laser diode LD). It will be fixed to the output.

<考案が解決しようとする問題点> しかしながら上記の装置例では、トランジスタ2がオン
状態となった後にトランジスタ1がオン状態となって、
トランジスタ2のベース電位を上昇させるまでのごくわ
ずかな時間にトランジスタ2は飽和状態となり、ベース
電位が上がってもすぐにはカットオフできなくなる。そ
の結果、レーザダイオードLDの駆動電流波形は第3図
(2)に示す如く、オーバシュート部4を含む波形とな
り、このオーバシュート部4によりレーザダイオードLD
に一瞬過大電流が流れてその劣化を早め、レーザダイオ
ードLDの寿命を短いものとするなどの問題がある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above device example, the transistor 1 is turned on after the transistor 2 is turned on.
The transistor 2 is saturated in a very short time until the base potential of the transistor 2 is raised, and the cutoff cannot be performed immediately even if the base potential rises. As a result, the drive current waveform of the laser diode LD becomes a waveform including the overshoot portion 4 as shown in FIG. 3 (2).
However, there is a problem that an excessive current flows for a moment to accelerate its deterioration and shorten the life of the laser diode LD.

この考案は、上記問題に着目してなされたもので、半導
体レーザの駆動電流波形に前記オーバシュート部が発生
するのを阻止する回路構成となすことにより、半導体レ
ーザの長寿命化と信頼性の向上とを実現する新規な半導
体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has a circuit configuration for preventing the occurrence of the overshoot portion in the drive current waveform of the semiconductor laser, thereby extending the life and reliability of the semiconductor laser. It is an object of the present invention to provide a novel semiconductor laser drive device that realizes the improvement.

<問題点を解決するための手段> 上記目的を達成するため、この考案では、半導体レーザ
と、半導体レーザと同一パッケージ内に内蔵され半導体
レーザの光出力を受光してその光出力変動を検出するた
めの受光素子と、この受光素子の出力変化に応じて半導
体レーザの動作電流を制御して半導体レーザの光出力を
一定保持する制御部とを備えた半導体レーザ駆動装置に
おいて、前記制御部は、エミッタ側に半導体レーザを接
続して前記半導体レーザの動作電流を制御するPNP型の
第1のトランジスタと、前記受光素子の出力変化に応じ
た信号を前記第1のトランジスタのベースに与える第2
のトランジスタと、前記第1のトランジスタのエミッタ
と前記半導体レーザとの間に接続され前記第1のトラン
ジスタを常時能動領域で動作させる抵抗とで構成するこ
とにした。
<Means for Solving Problems> In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a semiconductor laser and an optical output of the semiconductor laser incorporated in the same package as the semiconductor laser are received and variations in the optical output are detected. In a semiconductor laser drive device comprising a light receiving element for, and a control section for controlling the operating current of the semiconductor laser according to a change in the output of the light receiving element to hold the optical output of the semiconductor laser constant, the control section is A PNP-type first transistor that connects a semiconductor laser to the emitter side to control the operating current of the semiconductor laser, and a second transistor that applies a signal corresponding to an output change of the light-receiving element to the base of the first transistor
And a resistor connected between the emitter of the first transistor and the semiconductor laser so as to always operate the first transistor in the active region.

<作用> 制御部において、PNP型の第1のトランジスタは常時能
動状態のリニア増幅器体として動作するもので、これに
より受光素子からの負帰還の時間遅れがなくなり、半導
体レーザの駆動電流波形の立ち上がりが早くなる。この
ため半導体レーザの駆動電流波形にオーバシュート部が
発生するのが阻止されて、半導体レーザに過大電流が流
れるのが防止され、半導体レーザが長寿命化し、また信
頼性が向上する。
<Operation> In the control unit, the PNP-type first transistor operates as a linear amplifier body which is always in an active state. This eliminates the time delay of the negative feedback from the light receiving element, and the rise of the drive current waveform of the semiconductor laser. Will be faster. Therefore, an overshoot portion is prevented from being generated in the drive current waveform of the semiconductor laser, an excessive current is prevented from flowing to the semiconductor laser, the life of the semiconductor laser is extended, and the reliability is improved.

<実施例> 第1図は、この考案の一実施例にかかる半導体レーザ駆
動装置の回路構成例を示すものであって、レーザダイオ
ードLDと、このレーザダイオードLDと同一パッケージ4
内に内蔵されたフォトダイオードPDと、このフォトダイ
オードPDの光電流を電源増幅率hFEの大きな(約400倍程
度)NPN型のトランジスタ1およびPNP型のトランジスタ
2で増幅してレーザダイオードLDの駆動電流を制御する
トランジスタ制御部3とから構成されている。前記フォ
トダイオードPDは、レーザダイオードLDの光出力の一部
を受光してその光出力変動を検出するためのものであっ
て、そのアノード側に前記トランジスタ制御部3を構成
する一方のトランジスタ1のベースが接続されている。
このトランジスタ1のエミッタには、トランジスタ制御
部3を構成する他方のトランジスタ2のベースが接続さ
れ、さらにこのトランジスタ2のエミッタには、エミッ
タ抵抗REを介してレーザダイオードLDのカソードが接続
してある。前記エミッタ抵抗REはトランジスタ2を非飽
和状態に維持して、常時能動領域で動作させるためのも
のである。
<Embodiment> FIG. 1 shows an example of a circuit configuration of a semiconductor laser driving device according to an embodiment of the present invention. A laser diode LD and the same package 4 as the laser diode LD are shown.
The photo diode PD built in the photo diode PD and the photo current of the photo diode PD are amplified by the NPN type transistor 1 and the PNP type transistor 2 having a large power amplification factor h FE (about 400 times) and the laser diode LD The transistor control unit 3 controls the drive current. The photodiode PD is for receiving a part of the light output of the laser diode LD and detecting a change in the light output thereof, and one of the transistors 1 forming the transistor control unit 3 on the anode side of the photodiode PD. The base is connected.
The emitter of the transistor 1 is connected to the base of the other transistor 2 forming the transistor control unit 3, and the emitter of the transistor 2 is connected to the cathode of the laser diode LD via the emitter resistor R E. is there. The emitter resistance R E is for keeping the transistor 2 in a non-saturated state and always operating in the active region.

なお図中、R1,R2はバイアス抵抗であり、またVRはレー
ザダイオードLDの出力光量調整用のボリューム抵抗であ
る。さらにVCCは電源電圧、GNDはアースを示し、電源電
圧VCCとして第3図(1)に示すような、パルス電圧波
形が与えられる。
In the figure, R 1 and R 2 are bias resistors, and V R is a volume resistor for adjusting the output light amount of the laser diode LD. Further, V CC indicates a power supply voltage and GND indicates a ground, and a pulse voltage waveform as shown in FIG. 3 (1) is given as the power supply voltage V CC .

なお上記実施例において、エミッタ抵抗REの挿入位置は
レーザダイオードLDとトランジスタ2との間に限らず、
例えば電源電圧VCCとレーザダイオードLDとの間であっ
てもよい。またレーザダイオードLDとフォトダイオード
PDとの接続方法が異なる第2図に示すような実施例であ
っても、トランジスタ2のエミッタ側にエミッタ抵抗RE
を接続することは勿論である。
In the above embodiment, the insertion position of the emitter resistor R E is not limited to the position between the laser diode LD and the transistor 2,
For example, it may be between the power supply voltage V CC and the laser diode LD. Also laser diode LD and photodiode
Even in the embodiment shown in FIG. 2 in which the connection method with the PD is different, the emitter resistor R E is connected to the emitter side of the transistor 2.
Of course, it is connected.

つぎに第1図の装置例をバルス駆動するときの動作を説
明する。
Next, the operation when the example of the apparatus shown in FIG.

図示例において、いま電源電圧VCCとして第3図(1)
に示すパルス電圧が与えられた場合を想定すると、この
パルスの立ち上がりでトランジスタ2がオンし、レーザ
ダイオードLDに駆動電流が流れて光出力が発生する。こ
の光出力がフォトダイオードPDで受光されると、光電流
が発生してバイアス抵抗R1およびボリューム抵抗VRを流
れ、トランジスタ1をオンさせる。これによりバイアス
抵抗R2に電流が流れてトランジスタ2のベース電位を上
昇させ、トランジスタ2がカットオフすることで、レー
ザダイオードLDの駆動電流は減少する。
In the illustrated example, the power supply voltage V CC is now shown in FIG.
Assuming that the pulse voltage shown in (1) is applied, the transistor 2 is turned on at the rising edge of this pulse, a drive current flows through the laser diode LD, and an optical output is generated. When this light output is received by the photodiode PD, a photocurrent is generated and flows through the bias resistor R 1 and the volume resistor V R to turn on the transistor 1. As a result, a current flows through the bias resistor R 2 to raise the base potential of the transistor 2 and the transistor 2 is cut off, so that the drive current of the laser diode LD decreases.

この場合にトランジスタ1がオン状態となって、トラン
ジスタ2のベース電位を上昇させるまでに時間遅れがあ
るが、エミッタ抵抗REが存在するために、トランジスタ
2はその間に飽和状態となることがなく、常に能動状態
のリニア増幅器として動作する。このためトランジスタ
2のベース電位が上がるとすぐにトランジスタ2カット
オフすることで、レーザダイオードLDの駆動電流は減少
する。その結果、レーザダイオードLDの駆動電流波形
は、第3図(3)に示す如く、立ち上がりが早く、オー
バシュート部を含まないものとなる。
In this case, there is a time delay until the transistor 1 is turned on and the base potential of the transistor 2 rises, but the transistor 2 does not become saturated during that period because the emitter resistance R E exists. , Always operates as an active linear amplifier. Therefore, as the base potential of the transistor 2 rises, the transistor 2 is cut off immediately, and the drive current of the laser diode LD decreases. As a result, the drive current waveform of the laser diode LD rises quickly and does not include an overshoot portion, as shown in FIG.

つぎにレーザダイオードLDが所定の光出力状態下に設定
されている場合において、温度変化などによりレーザダ
イオードLDの光出力が低下した場合を想定すると、この
場合はフォトダイオードPDはレーザダイオードLDからの
受光量が減少してその光電流は小さくなる。これにより
トランジスタ1のベース電位が下がり、トランジスタ1
を流れる電流が減少して、トランジスタ1のエミッタ電
位が下がる。これに対しトランジスタ2は、ベース・エ
ミッタ間の電位差が大きくなるためレーザダイオードLD
に対しては駆動電流を増加させる方向に作用し、レーザ
ダイオードLDの光出力は増加せられる。
Next, in the case where the laser diode LD is set under a predetermined light output state, assuming that the light output of the laser diode LD is lowered due to temperature change, in this case, the photodiode PD is The amount of light received decreases and the photocurrent decreases. This lowers the base potential of the transistor 1 and
The current flowing therethrough decreases and the emitter potential of the transistor 1 decreases. On the other hand, in the transistor 2, the potential difference between the base and the emitter becomes large, so the laser diode LD
To act on increasing the drive current, and the optical output of the laser diode LD is increased.

一方レーザダイオードLDの光出力が、温度変化などによ
り増加すると、フォトダイオードPDはレーザダイオード
LDからの受光量が増してその光電流は大きくなる。これ
によりトランジスタ1のベース電位が上がり、トランジ
スタ1を流れる電流が増加して、トランジスタ1のエミ
ッタ電位も上がる。これに対してトランジスタ2は、ベ
ース・エミッタ間の電位差が小さくなるため、レーザダ
イオードLDに対しては動作電流を減少させる方向に作用
し、レーザダイオードLDの光出力は減少せられるもので
ある。
On the other hand, if the optical output of the laser diode LD increases due to temperature changes, the photodiode PD will
The amount of light received from the LD increases and the photocurrent increases. As a result, the base potential of the transistor 1 rises, the current flowing through the transistor 1 increases, and the emitter potential of the transistor 1 also rises. On the other hand, since the transistor 2 has a small potential difference between the base and the emitter, the transistor 2 acts on the laser diode LD in the direction of reducing the operating current, and the optical output of the laser diode LD is reduced.

<考案の効果> この考案は上記の如く、半導体レーザの光出力を一定保
持するための制御部を、エミッタ側に半導体レーザを接
続して前記半導体レーザの動作電流を制御するPNP型の
第1のトランジスタと、前記受光素子の出力変化に応じ
た信号を前記第1のトランジスタのベースに与える第2
のトランジスタと、前記第1のトランジスタのエミッタ
と前記半導体レーザとの間に接続される抵抗とで構成し
て、前記抵抗により前記第1のトランジスタを常時能動
領域で動作させるようにしたから、半導体レーザの駆動
電流波形にオーバシュート部が発生するのが阻止され
て、半導体レーザに過大電流が流れるのが防止され、半
導体レーザの長寿命化と信頼性の向上とを実現するな
ど、考案目的を達成した顕著な効果を奏する。
<Effects of the Invention> As described above, the present invention is the first PNP type that controls the operating current of the semiconductor laser by connecting the semiconductor laser to the emitter side of the control unit for keeping the optical output of the semiconductor laser constant. Second transistor and a second transistor for applying a signal corresponding to a change in the output of the light receiving element to the base of the first transistor.
And a resistor connected between the emitter of the first transistor and the semiconductor laser so that the first transistor is always operated in the active region by the resistor. The purpose of the invention is to prevent overshoot from occurring in the laser drive current waveform, prevent an excessive current from flowing to the semiconductor laser, and realize a longer life and improved reliability of the semiconductor laser. The remarkable effect achieved is achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの考案の一実施例にかかる半導体レーザ駆動
装置の回路構成例を示す電気回路図、第2図はこの考案
の他の実施例を示す電気回路図、第3図は電源電圧波形
に対するレーザダイオードの駆動電流波形の比較例を示
す説明図、第4図は従来例を示す電気回路図である。 LD……レーザダイオード PD……フォトダイオード RE……エミッタ抵抗 1,2……トランジスタ 3……トランジスタ制御部
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a circuit configuration example of a semiconductor laser driving device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a power supply voltage waveform. FIG. 4 is an explanatory view showing a comparative example of the drive current waveform of the laser diode with respect to FIG. 4, and FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a conventional example. LD …… Laser diode PD …… Photodiode R E …… Emitter resistance 1,2 …… Transistor 3 …… Transistor controller

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】半導体レーザと、半導体レーザと同一パッ
ケージ内に内蔵され半導体レーザの光出力を受光してそ
の光出力変動を検出するための受光素子と、この受光素
子の出力変化に応じて半導体レーザの動作電流を制御し
て半導体レーザの光出力を一定保持する制御部とを備え
た半導体レーザ駆動装置において、 前記制御部は、 エミッタ側に半導体レーザを接続して前記半導体レーザ
の動作電流を制御するPNP型の第1のトランジスタと、 前記受光素子の出力変化に応じた信号を前記第1のトラ
ンジスタのベースに与える第2のトランジスタと、 前記第1のトランジスタのエミッタと前記半導体レーザ
との間に接続され前記第1のトランジスタを常時能動領
域で動作させる抵抗とから成る半導体レーザ駆動装置。
1. A semiconductor laser, a light receiving element which is built in the same package as the semiconductor laser and which receives the optical output of the semiconductor laser and detects fluctuations in the optical output, and a semiconductor according to the output change of the light receiving element. In a semiconductor laser drive device including a control unit for controlling an operating current of a laser to maintain a constant optical output of the semiconductor laser, the control unit connects the semiconductor laser to an emitter side to control an operating current of the semiconductor laser. A PNP first transistor to be controlled; a second transistor which gives a signal according to an output change of the light receiving element to the base of the first transistor; an emitter of the first transistor and the semiconductor laser; A semiconductor laser driving device comprising: a resistor connected between the resistors for constantly operating the first transistor in an active region.
【請求項2】前記半導体レーザは、レーザダイオードで
ある実用新案登録請求の範囲第1項記載の半導体レーザ
駆動装置。
2. The semiconductor laser driving device according to claim 1, wherein the semiconductor laser is a laser diode.
【請求項3】前記受光素子は、フォトダイオードである
実用新案登録請求の範囲第1項記載の半導体レーザ駆動
装置。
3. The semiconductor laser driving device according to claim 1, wherein the light receiving element is a photodiode.
JP1987199135U 1987-12-28 1987-12-28 Semiconductor laser drive Expired - Lifetime JPH071808Y2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS587372U (en) * 1981-07-06 1983-01-18 沖電気工業株式会社 Laser diode drive circuit with overcurrent protection circuit

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